土壌空気、または土壌通気は、土壌中の生物多様性と生命を支えるガスの量を左右するため、土壌管理において重要なプロセスです。
土壌や土壌断面で植物を育てる際、多くのスポーツターフ管理者、造園業者、園芸家、ゴルフコース管理者は、植物を健全に育てるために必要な植物栄養素の量に注目します。しかし、肥料や植物栄養素の効果を大きく高めたり低下させたりする空気、水、土壌の要因を考慮することも非常に重要です。土壌の粗孔隙と大気中とでは、利用可能な酸素と二酸化炭素の量に大きな違いがあります。大気中の変化は比較的緩やかですが、土壌中の空気の隙間は変化の影響をはるかに受けやすいものです。土壌中のガスのこうした変化は、肥料効率や植物の健康に良い影響も悪い影響も及ぼす可能性があります。
酸素（O2）と二酸化炭素（CO2）
大気中の酸素と二酸化炭素の割合の変化は比較的小さい一方で、土壌中のガスはさまざまな要因の影響を受けやすく、変動がはるかに大きいものです。これは土壌生態系の機能と生産性に大きな影響を及ぼす可能性があります。大気中と比べた土壌中のCO2濃度の変化率に注目してください。酸素が健全な土壌生態系の鍵となるなら、土壌中の酸素と二酸化炭素の変動に関係する要因を明らかにする必要があります。
嫌気性・好気性の状態や有機物の分解を踏まえ、土壌管理において土壌大気の組成を左右するものは何でしょうか？
有機物（糖）＋酸素？二酸化炭素＋水＋エネルギー
呼吸？？光合成
土壌空気、または通気（酸素の利用可能性）に影響する要因：
- 微生物の活動に伴う酸素（O2）の消費と、エネルギー生産のための細胞呼吸による二酸化炭素（CO2）の生成
- 土性、構造、密度、締固め、組成（粘土または砂）などに関わる土壌の構成
- 土壌の水分含有量は、土壌の孔隙を通るガスの移動に関わる主要な要因です。土壌が水で満たされている場合は、地下水に溶存している酸素の量（温度および大気圧との関係）を考慮する必要があります。
ガス交換のメカニズム：
- 土壌空気と大気の圧力差
- ガス濃度の違いによるガス分子の移動（化学的酸素要求量、COD）
- 空隙の配置（空気が通る連続した孔隙、主に粗孔隙）
- 締固め、粘土含有量の高さ、水分含有量の高さによる、利用可能な酸素量の変化
土壌中の酸素が少ない状態（嫌気性：酸素が少ない、またはない状態）がもたらす影響
- 根の成長と活動の低下
- 無機元素の形態の変化（脱窒または硫酸還元）
- 根腐れを引き起こす微生物や嫌気性分解は、通気性の悪さと関連していることが多い
- 有機物の分解速度の低下
- 微生物による生成物の種類（好気性窒素固定？植物が利用できる栄養素、またはグラム陰性硫黄還元細菌？FeSo4？FeS？ブラックレイヤー）
- 土壌の色（酸化された遷移金属Fe3+による赤色？嫌気性土壌に見られる還元型Fe2+による青色／緑色）
持続可能な好気性生態系のための土壌管理
- 適切な灌漑と排水
- 安定した土壌構造（良好な孔隙）
- 締固め層の削減
ただし、上記のすべての要因を生命維持のために管理する方法が一つだけ存在するわけではなく、単一のベストマネジメントプラクティス（BMP）ですべてに対応することはできません。しかし、水分を管理し、二酸化炭素と酸素の相対的なバランスを保つことは、植物栄養素が好気的に有効に機能し、植物の健康を維持するうえで重要です。Agriox（Agriox.com）などの製品は、土壌のpHや地下水の温度を考慮し、利用可能な水資源に応じた土壌空気の質の管理をサポートします。土壌中の二酸化炭素が増加すると、相対的なpHは酸性側に傾きます。
CO2 + H2O ?H2CO3
土壌水の酸性度が高まると、Agrioxの溶解が促進され、分子状酸素が土壌断面に放出されて、好気性微生物にとってより持続可能な環境が生まれます。また、水への酸素の溶解度は温度と大気圧によって決まります。同様に、Agrioxの溶解度も温度によって変わります。温度が上昇すると、生命を支えるこの製品の溶解度も高まります。
水の移動エネルギーも考慮する必要があります。粘土質土壌のように容積重が高い土壌では、孔隙や非極性領域（サッチなど）が不足するため、水の移動が妨げられます。水分を適切に管理するには、SoilSurfactant.comで紹介しているような資材を選ぶことが重要です。PenterraとHydraHawkは、こうした土壌浸透剤の例です。これらの浸透剤を使用すると、水の移動が促進され、二酸化炭素（CO2）が多く含まれる場所での酸素交換が促進されます。
土壌の健康を高める方法について詳しく知りたい方は、個別相談についてお問い合わせください。
